Владимир Леонидович Шаповалов – доктор технических наук, заведующий кафедрой «Путь и путевое хозяйство»
Ростов-на-Дону
Vladimir L. Shapovalov – Doctor of Engineering, Head of the Track and Track Facilities Department
Rostov-on-Don
Евгений Викторович Мироненко – кандидат технических наук, доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство»
Ростов-на-Дону
Evgeny V. Mironenko – Candidate of Engineering, Associate Professor of the Track and Track Facilities Department
Rostov-on-Don
Елена Владимировна Корниенко – кандидат технических наук, доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство»
Ростов-на-Дону
Elena V. Kornienko – Candidate of Engineering, Associate Professor of the Track and Track Facilities Department
Rostov-on-Don
Бесстыковой путь является основной и наиболее прогрессивной конструкцией верхнего строения пути, ежегодно полигон укладки бесстыкового пути увеличивается в связи с его преимуществами перед звеньевым путем: отсутствием ударного воздействия и расстройств пути в стыках, повышением сроков службы элементов верхнего строения пути и подвижного состава, уменьшением шума, снижением сопротивления движению поездов и др. При строгом соблюдении температурного режима работы бесстыковой путь эффективнее, проще в эксплуатации и безопаснее звеньевого. В настоящее время повсеместно применяется температурно-напряженная конструкция бесстыкового пути с закреплением плетей на постоянный режим эксплуатации (без сезонных перезакреплений). В связи с этим всегда был и остается актуальным вопрос: как правильно определить необходимую температуру для закрепления рельсовых плетей? Ведь продольные силы и напряжения, возникающие при изменении температуры рельсов относительно температуры их закрепления, в летнее и зимнее время достигают высоких значений, создающих угрозу потери устойчивости рельсовых плетей или их излома.
Цель работы – анализ существующих на железных дорогах России, а также на железных дорогах мира способов определения оптимального температурного интервала закрепления рельсовых плетей, при котором риски, связанные с воздействиями высоких значений продольных температурных сил, будут минимальными.
Из теории устойчивости и многолетней практики устройства и содержания бесстыкового пути известно, что чем выше температура закрепления рельсовой плети, тем более низкой будет вероятность потери ее устойчивости, и наоборот: более высокой станет вероятность излома плети в зимний период. Ввиду того что потеря устойчивости рельсовой плети является более опасным происшествием, чем ее излом, на железных дорогах России и многих других стран принято закреплять плети при более высоких температурах. Ежегодно проводится работа по повышению качества рельсовой стали, предел прочности которой в настоящее время превысил 800 МПа. Однако, помимо прочности самой плети, необходимо также учитывать прочность болтовых стыковых соединений на примыканиях к стрелочным переводам. Для предотвращения среза стыковых болтов в период воздействия низких температур предлагается сезонное перезакрепление 200-метровых концов длинных и сверхдлинных рельсовых плетей (длиной до блок-участка или до перегона). Более радикальным способом решения вопроса прочности стыковых болтов в зимний период является сварка рельсовых плетей со стрелочными переводами.
Continuously welded rail (CWR) is the primary and most advanced design for railway superstructure, with its annual installation mileage increasing due to significant advantages over jointed track. These benefits include the elimination of impact loads and track disorders at joints, extended service life for both superstructure components and rolling stock, noise reduction, decreased train running resistance, and others. When strict temperature regimes are observed, CWR proves to be more efficient, easier to maintain, and safer than jointed track. Currently, a temperature-stressed CWR structure is universally employed, where rails are fastened for permanent operation without seasonal re-fastening. Consequently, the question of how to correctly determine the required temperature for anchoring rail strings has always been and remains relevant. Longitudinal forces and stresses arising from temperature fluctuations relative to the rail fastening temperature reach high values in summer and winter, posing a threat of buckling or fracture of the rail strings.
The objective of this work is to analyze methods for determining the optimal temperature range for fastening rail strings currently used on Russian Railways as well as on railways worldwide, aiming to minimize risks associated with high longitudinal thermal forces.
Both stability theory and long-term practice in the construction and maintenance of continuous track indicate that the higher the rail string fastening temperature, the lower the probability of its instability (buckling), and vice versa: the probability of fracture increases during the winter period. Since the loss of stability is considered a more hazardous event than fracture, it is common practice on Russian Railways and in many other countries to fasten rails at higher temperatures. Annual efforts are being made to improve the quality of rail steel, whose tensile strength currently exceeds 800 MPa. However, beyond the strength of the rail itself, the durability of bolted joint connections at turnout approaches must also be taken into account. To prevent shear failure of fishplate bolts during lowtemperature exposure, the paper proposes the seasonal re-fastening of 200-meter ends of long and extra-long rail strings (extending up to a signaling block section or an entire line section). A more radical solution to ensure the integrity of joint bolts in winter is the direct welding of rail strings to turnouts.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.